Kimyasal yanma süreci. Yanmayı sağlayan faktörler. Yangın söndürmenin temel prensipleri. Yanma için gerekli koşullar

Ø Kullanılabilirlik yanıcı madde,

Ø oksitleyici ajanın varlığı

Ø Bir ateşleme kaynağının varlığı.

Yanıcı madde ve oksitleyicinin tutuşturma kaynağı tarafından belirli bir sıcaklığa ısıtılması gerekir. Sürekli bir yanma sürecinde, yanma bölgesi sürekli bir ateşleme kaynağıdır; reaksiyonun meydana geldiği alan ısı ve ışık üretir.

Ateşleme kaynakları:

Ø ateş açmak,

Ø ısı ısıtma elemanları ve cihazlar,

Ø elektrik enerjisi,

Ø mekanik kıvılcımların enerjisi,

Ø Statik elektrik ve yıldırım deşarjları,

Ø maddelerin ve malzemelerin kendiliğinden ısınması işlemlerinin enerjisi (kendiliğinden yanma), vb.

Maddelerin yanması tam veya eksik olabilir. Tam yanma ile daha fazla yanma kabiliyetine sahip olmayan ürünler oluşur (CO2, H2O, HCl); tamamlanmamışsa, ortaya çıkan ürünler daha fazla yanma kapasitesine sahiptir (C, CO, CH, H2S, HCN, NH3), kural olarak, eksik yanmanın ürünleri toksiktir; Eksik yanmanın bir işareti, yanmamış karbon parçacıkları (kurum) içeren dumanın varlığıdır. Yanma ürünleri gaz, sıvı ve katılar yanıcı bir maddenin yanma sırasında oksijenle birleşimi sonucu oluşur. Bileşimleri yanan maddenin bileşimine ve yanma koşullarına bağlıdır. Yangın koşullarında çoğunlukla karbon, hidrojen, oksijen ve nitrojenden oluşan organik maddeler (ahşap, kumaş, benzin, plastik, kauçuk vb.) yanar. Daha az sıklıkla kükürt, fosfor, sodyum, potasyum, alüminyum, titanyum, magnezyum vb. gibi inorganik maddeler yangın sırasında yanar.

Havadaki oksijen konsantrasyonu değiştiğinde yanmanın şiddeti de değişir. Havadaki oksijen içeriği %16'nın altına düştüğünde çoğu maddenin yanması durur.

Isıtıldığında, tüm sıvı yanıcı maddeler ve buharlaşan veya ayrışan katı maddelerin çoğu, oksijen veya diğer oksitleyici maddelerle yanıcı karışımlar oluşturan gaz halindeki maddelere dönüşür. Yanmayı başlatmak için gaz-hava karışımı, harici bir ateşleme kaynağının bulunmasına gerek yoktur; sıcaklığın belirli bir sınıra kadar artması yeterlidir.

Yangın, yanmanın yanı sıra zaman ve mekanda gelişen kütle ve ısı transferi olaylarını da içerir. Bu olaylar birbiriyle ilişkilidir ve yangın parametreleriyle karakterize edilir: yanma oranı, sıcaklık vb. ve çoğu rastgele olan bir dizi koşulla belirlenir.

Kütle ve ısı transferi olaylarına denir genel fenomen yani boyutu ve yeri ne olursa olsun herhangi bir yangının karakteristiğidir. Sadece yangının ortadan kaldırılması onların durmasına yol açabilir. Bir yangın sırasında yanma süreci yeterince uzun bir süre boyunca insanlar tarafından kontrol edilmez. Bu sürecin sonucu büyük maddi kayıplardır.

Genel olaylar şunlara yol açabilir: özel fenomen yani Yangınlarda meydana gelebilecek veya gelmeyebilecek olanlar. Bunlar arasında teknolojik cihaz ve tesisatların patlaması, deformasyonu ve çökmesi, bina yapıları petrol ürünlerinin tanklardan kaynatılması veya salınması ve diğer olaylar. Belirli olayların ortaya çıkması ve ilerlemesi ancak yangınlar sırasında buna uygun koşulların yaratılmasıyla mümkündür.

Yangına da eşlik ediliyor sosyal fenomen topluma yalnızca maddi zarar vermekle kalmıyor. İnsanların ölümü, termal yaralanmalar ve zehirli yanma ürünlerinden zehirlenme, çok sayıda insanın bulunduğu yerlerde panik vb. – ayrıca yangınlar sırasında meydana gelen olaylar. Ayrıca yangına eşlik eden genel olaylara göre ikincil öneme sahip oldukları için özeldirler. Bu özel grupİnsanlarda önemli psikolojik aşırı yüklenmeye ve hatta stresli durumlara neden olan olaylar.

Yananısı salınımı ve ışık emisyonunun eşlik ettiği bir maddenin oksidasyonunun kimyasal reaksiyonudur.

Yanma yalnızca üç koşulun eşzamanlı varlığı altında meydana gelebilir: yanıcı bir maddenin, bir oksitleyicinin ve bir ateşleme kaynağının (darbe) varlığı.. Yanıcı madde ve oksitleyici yanıcı sistemi oluşturur ve ateşleme kaynağı, içinde bir oksidasyon (yanma) reaksiyonuna neden olur.

Oksitleyici ajan Yanma süreçlerinde gaz halindeki oksijen genellikle havada bulunur, ancak yanma aynı zamanda klor, brom, ozon ve diğer oksitleyici maddelerin bulunduğu bir ortamda da meydana gelebilir.

Ateşleme kaynağı açık veya ışıklı kaynaklar - alevler, sıcak yüzeyler, radyant enerji, kıvılcımlar ve ayrıca gizli (aydınlık olmayan) - sürtünme, darbe, adyabatik sıkıştırma, ekzotermik reaksiyon vb. olabilir. Örneğin kibrit alevinin sıcaklığı 750-860 0 C, yanan bir sigaranın sıcaklığı 700-750 0 C, kıymık alevinin sıcaklığı 850-1000 0 C'dir.

Bazı durumlarda, yoğuşmalı sistemlerin (katı, sıvı maddeler veya bunların karışımları) yanması sırasında alev oluşmayabilir; oluyor alevsiz yanma, veya için için yanan.

Her durumda yanma üç tipik aşamayla karakterize edilir: alevin ortaya çıkışı, yayılması ve sönmesi.

Yakıt ve oksitleyicinin toplanma durumuna bağlı olarak ayırt edilirler. Üç tür yanma:

- gazların ve gaz halindeki yanıcı maddelerin homojen yanması gaz halindeki bir oksitleyicinin bulunduğu bir ortamda (böyle bir yanma bir patlama veya patlama olabilir) - başlangıç maddeleri ve yanma ürünleri aynı toplanma durumundadır;

- sıvı ve katı yanıcı maddelerin heterojen yanması gazlı bir oksitleyici ortamında - örneğin katı veya sıvı yakıt ve gazlı oksitleyici gibi başlangıç maddeleri farklı toplanma durumları(kömürün, metallerin yanması, yanma sıvı yakıtlar fırınlarda, motorlarda içten yanma vesaire.);

-yanma patlayıcılar ve barut - Bir maddenin yoğunlaştırılmış durumdan gaz durumuna geçişi ile birlikte.

Alevin birlikte hareketi gaz karışımı alev yayılması denir. Bağlı olarak alev yayılma hızı yanma şu şekilde olabilir:

- yayılma (saniyede birkaç metre) – tüm yangınlar difüzyon yanmasıdır;

- alev alıcı veya patlayıcı (saniyede onlarca ve yüzlerce metre);

- patlama (saniyede binlerce metre).

İşletmelerin tasarımında ve yapımında yangının önlenmesi. Yangına dayanıklılık ve yanıcılık Yapı malzemeleri ve tasarımlar. Endüstrilerin yangın ve patlama tehlikelerine göre sınıflandırılması.

Üretimin patlama ve yangın tehlikesi, belirli patlayıcı ve yangın tehlikesi taşıyan madde, malzeme ve karışımların kullanıldığı veya oluşturulabileceği teknolojilerle belirlenir. Hava ile patlayıcı karışım oluşturabilen maddelerin (yanıcı gazlar, yanıcı ve parlayıcı sıvılar vb.) kullanıldığı teknolojiler daha büyük tehlike oluşturmaktadır.

Endüstriyel binaları tasarlarken ve inşa ederken, üretimin yangın tehlikesini hesaba katmak gerekir. Buna göre Bina kodları ve kurallara göre tüm üretimler, kullanılan veya depolanan malzeme ve maddelere bağlı olarak patlama ve yangın tehlikesi açısından beş kategoriye ayrılmaktadır: A, B, C, D ve D.

G kategorisine kullanan endüstrileri içerir yanıcı olmayan maddeler ve malzemeler işlenmesine serbest bırakılması eşlik eden sıcak, kırmızı-sıcak veya erimiş halde radyant ısı, kıvılcımlar ve alevler; yanıcı gazlar, sıvılar ve katılar, yakıt olarak yakılıyorlar.

Çoğu iletişim kuruluşu B kategorisine (yangın tehlikesi) aittir. Bu tür, yanıcı sargılı kablolar, ahşap ve plastik kullanılan ekipmanlar, kağıt, çuval kaplar, yanıcı film vb. içeren iletişim işletmelerinin üretim tesislerini içerir.

Üretimin yangın ve patlama tehlikesine göre sınıflandırılması önemli, çünkü büyük ölçüde bir binanın gereksinimlerini, tasarımını ve düzenini, yangından korunma organizasyonunu ve teknik ekipmanını, teknolojik ekipmanın modu ve çalışma gerekliliklerini belirlememize izin veriyor.

Binaların zemindeki konumu;

İnşaatta kullanılan malzemeler ve yapılar;

Katlar ve planlama iç mekanlar;

İnsanları tahliye etmenin yolları;

Isıtma ve havalandırma sistemleri.

Binaların yerinin seçilmesi arazi ve hakim rüzgarlar dikkate alınarak belirlenmelidir. Yüksek yangın tehlikesi olan nesneler, daha düşük yangın tehlikesi olan nesnelerin rüzgâr yönünde konumlandırılır. Depolar ve yangın tehlikesi olan atölyeler, alev almaları durumunda yangının ana binaya yayılmaması için ana binadan belirli bir mesafede ayrı olarak konumlandırılmalıdır. Bir işletmenin üretim tesislerinin işlevsel amaç ve niteliklere göre gruplandırılmasını içeren bölgeyi imar etmek mümkündür. yangın tehlikesi ayrı komplekslere ayrılır.

Malzemeler ve tasarımlar, inşaatta kullanılan binaların ve yapıların yangına dayanıklılık derecesini belirler, yani. yangına dayanma yeteneği. Yanıcılık esasına göre malzemeler ve yapılar yanıcı olmayan, az yanıcı ve yanıcı olarak ayrılır. Binanın yangına dayanıklılığına bağlı olarak belirli malzemeler seçilir. Yapıların yangına dayanıklılığı, minimum yangına dayanıklılık sınırı ve bunların içinden yangının yayılmasının maksimum sınırları ile değerlendirilir. Bina yapılarının yangına dayanıklılık sınırı Yangına dayanıklılık testinin başlangıcından aşağıdaki durumlardan birinin oluşmasına kadar belirlenen süredir (saat cinsinden). aşağıdaki işaretler:

Yanma ürünlerinin veya dumanın nüfuz ettiği yapıda çatlak veya deliklerin oluşması;

Ateş yapının ısıtılmamış yüzeyinde, testten önceki sıcaklığa kıyasla ortalama 140 0 C'nin üzerinde;

Yapının taşıma kapasitesinin kaybı.

Yanmaz veya az yanıcı malzemelerden yapılan temel bina yapılarının yangına dayanıklılık sınırları 0,5 ila 2,5 saat arasında değişmektedir.

Bina yapılarına yayılan yangının sınırları Kontrol bölgesinde, ısıtma bölgesi dışında yanması nedeniyle yapıya verilen hasarın boyutunu santimetre cinsinden belirleyin.

İletişim işletmelerinin tüm yapılarının tasarımları şunları içermelidir: hızlı ve güvenli tahliye yolları Yangın durumunda insanlar ve maddi varlıklar. Tahliye yolları, iletişim işletmelerinin tesislerinde bulunan tüm kişilerin gerekli sürede tahliyesini sağlamalıdır.

Gereksinimler yangın Güvenliği tasarım ve işletme sırasında dikkate alınmalıdır ısıtma ve havalandırma sistemleri. İletişim işletmeleri çeşitli ısıtma türlerini kullanır: soba, elektrik, gazlı hava, su ve buhar. Yangın açısından en tehlikeli olanı soba ısıtma, fırınların yüzeyleri 400-500 0 C’ye kadar ısınabilmektedir. Merkezi ısıtma sistemleri, yüzey sıcaklığının yüksek olması nedeniyle lokal ısıtma sistemlerine göre daha az yangın tehlikesine sahiptir. ısıtma cihazları 85 ila 110 0 C arasında değişir. Bu tür sistemler tehlikelidir çünkü yangın boru hatları yoluyla diğer odalara yayılabilir. Bu bağlamda, yanıcı sıvıların, buharların veya gazların taşındığı boru hatlarıyla birlikte ısıtma boru hatlarının döşenmesine izin verilmez.

Bina ve yapıların havalandırma sistemleriÜretimin yangın tehlikesi derecesi dikkate alınarak tasarlanmıştır. A.B kategorisindeki üretim tesisleri için havalandırma hava kanalları ve havalandırma odalarının kapalı yapıları yanmaz malzemelerden yapılmıştır; diğer kategorilerin üretimi için - düşük yanıcı olanlardan. Çoğu zaman hava kanalları binaların duvarlarında bulunur, ancak iç mekanlara da monte edilebilirler. Havalandırma cihazları düzenli olarak kontrol edilmeli, toz ve üretim atıklarından arındırılmalıdır. Çekler özel bir deftere kaydedilir. Yangın durumunda havalandırma sistemi devre dışı bırakılmalıdır.

Yanma koşulları:

Ø Yanıcı maddenin varlığı,

Ø oksitleyici ajanın varlığı

Ø Bir ateşleme kaynağının varlığı.

Yanıcı madde ve oksitleyicinin tutuşturma kaynağı tarafından belirli bir sıcaklığa ısıtılması gerekir. Sabit bir yanma sürecinde, sabit ateşleme kaynağı yanma bölgesidir, ᴛ.ᴇ. reaksiyonun meydana geldiği alan ısı ve ışık üretir.

Ateşleme kaynakları:

Ø ateş açın,

Ø Isıtma elemanlarının ve cihazların ısısı,

Ø elektrik enerjisi,

Ø mekanik kıvılcımların enerjisi,

Ø Statik elektrik ve yıldırım deşarjları,

Ø maddelerin ve malzemelerin kendiliğinden ısınması işlemlerinin enerjisi (kendiliğinden yanma), vb.

Maddelerin yanması tam ve eksik olmalıdır. Tam yanma ile daha fazla yanma kabiliyetine sahip olmayan ürünler oluşur (CO2, H2O, HCl); tamamlanmamışsa, ortaya çıkan ürünler daha fazla yanma kapasitesine sahiptir (C, CO, CH, H2S, HCN, NH3), kural olarak, eksik yanmanın ürünleri toksiktir; Eksik yanmanın bir işareti, yanmamış karbon parçacıkları (kurum) içeren dumanın varlığıdır. Yanma ürünleri, yanıcı bir maddenin yanma işlemi sırasında oksijenle birleşmesi sonucu oluşan gaz, sıvı ve katı maddelerdir. Bileşimleri yanan maddenin bileşimine ve yanma koşullarına bağlıdır. Yangın koşullarında, çoğunlukla karbon, hidrojen, oksijen ve nitrojenden oluşan organik maddeler (ahşap, kumaş, benzin, plastik, kauçuk vb.) yanar. Daha az sıklıkla kükürt, fosfor, sodyum, potasyum, alüminyum, titanyum, magnezyum vb. gibi inorganik maddeler yangın sırasında yanar.

Havadaki oksijen konsantrasyonu değiştiğinde yanmanın şiddeti de değişir. Havadaki oksijen içeriği %16'nın altına düştüğünde çoğu maddenin yanması durur.

Isıtıldığında, tüm sıvı yanıcı maddeler ve buharlaşan veya ayrışan katı maddelerin çoğu, oksijen veya diğer oksitleyici maddelerle yanıcı karışımlar oluşturan gaz halindeki maddelere dönüşür. Gaz-hava karışımının yanmasının başlaması için harici bir ateşleme kaynağının varlığı gerekli değildir; sıcaklığın belirli bir sınıra kadar artması yeterlidir.

Kütle ve ısı transferi olaylarına denir genel fenomen , ᴛ.ᴇ. boyutu ve yeri ne olursa olsun herhangi bir yangının karakteristiğidir. Sadece yangının ortadan kaldırılması onların durmasına yol açabilir. Bir yangın sırasında yanma süreci yeterince uzun bir süre boyunca insanlar tarafından kontrol edilmez. Bu sürecin sonucu büyük maddi kayıplardır.

Genel olaylar şunlara yol açabilir: özel fenomen , ᴛ.ᴇ. Yangınlarda meydana gelebilecek veya gelmeyebilecek olanlar. Bunlar şunları içerir: teknolojik cihaz ve tesisatların patlamaları, deformasyonu ve çökmesi, bina yapıları, petrol ürünlerinin tanklardan kaynaması veya salınması ve diğer olaylar. Belirli olayların ortaya çıkması ve ilerlemesi ancak yangınlar sırasında buna uygun koşulların yaratılmasıyla mümkündür.

Yangına, topluma maddi zararın ötesinde zarar veren sosyal olaylar da eşlik eder. İnsanların ölümü, termal yaralanmalar ve zehirli yanma ürünlerinden zehirlenme, çok sayıda insanın bulunduğu yerlerde panik vb. – ayrıca yangınlar sırasında meydana gelen olaylar. Ayrıca yangına eşlik eden genel olaylara göre ikincil öneme sahip oldukları için özeldirler.
ref.rf'de yayınlandı
Bu, insanlarda önemli psikolojik aşırı yüke ve hatta stresli koşullara neden olan özel bir fenomen grubudur.

Yanmanın oluşma koşulları: - kavram ve türleri. “Yanmanın meydana gelme koşulları:” kategorisinin sınıflandırılması ve özellikleri: 2014, 2015.

DERS 1

BÖLÜM 1. Yanmanın temel kavramları

Bir mum yandığında gözlemlenen olaylar öyledir ki, şu ya da bu şekilde etkilenmeyecek tek bir doğa kanunu bile yoktur.

M. Faraday

KONU 1. YANMA SÜREÇLERİNİN TEMELLERİ

Sorular:

1. Yanma işleminin tanımı, yanma için gerekli ve yeterli koşullar. Yanma türleri.

2. Alevin temel özellikleri. Alev sıcaklığı.

3. Yanıcı maddelerin, oksitleyicilerin ve tutuşma kaynaklarının sınıflandırılması. Yanma sırasında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar.

18. yüzyılın ortalarında, M.V. Lomonosov ilk olarak yanma sürecinin yanıcı bir maddenin havadaki oksijenle etkileşimi süreci olduğunu öne sürdü. oksidasyon. Fransız bilim adamı A. Lavoisier bunu 1772-76'da deneysel olarak doğruladı. 1883'te Fransız kimyagerler Malyar ve Le Chatelier ölçtüler. normal hız Yayılmış ateş. Rus ve Sovyet okullarının temsilcileri, yanma teorisinin yaratılmasına ve geliştirilmesine olağanüstü katkılarda bulundu. Yurttaşımız, fizikçimiz ve meteorologumuz V.A. 1900'lerin başında Michelson, alev cephesinin yayılma hızının yanıcı karışımın bileşimine bağlı olduğunu belirledi, patlayıcı yanmanın termal teorisinin temellerini attı ve bir Bunsen brülöründe gaz yanma teorisini geliştirdi.

Sovyet yanma okulunun kurucusu, Nobel Ödülü sahibi, akademisyen N.N. Semenov dallanma teorisini geliştirdi zincirleme reaksiyonlar ve termal kendiliğinden tutuşma (patlama). Akademisyen Ya.B. Zeldovich ve Profesör D.A. Frank-Kamenetsky alevin yayılmasıyla ilgili bir teori yarattı. Bilim adamlarımızın ufuk açıcı araştırmaları dünya çapında tanınmaktadır.

Yanma hızlıdır (saniyeler veya saniyelerin kesirleri), redoks, ekzotermik,

genellikle parlama ve alev oluşumunun eşlik ettiği, kendi kendini idame ettiren bir süreç.

Bu işaretlerden herhangi birinin yokluğu, söz konusu sürecin, örneğin metallerin korozyonu, bir ampulün parlaması, fosforesans vb. gibi yanmayla ilgili olmadığını gösterecektir.

Yanma kavramı yavaş reaksiyonları (düşük sıcaklıkta oksidasyon, biyokimyasal oksidasyon) ve çok hızlı reaksiyonları (patlayıcı dönüşümler) içermez. Yanma sadece oksit oluşumu nedeniyle değil aynı zamanda florür, klorür ve nitrür oluşumu nedeniyle de meydana gelir. Değişken değerlikli elementlerin (kükürt, nitrojen, krom, manganez, klor vb.) Oksijen içeren anhidritlerinin, tuzlarının ve asitlerinin yanma reaksiyonlarında oksitleyici maddeler olarak hareket edebileceği tespit edilmiştir.

Oksidasyon reaksiyonları ekzotermiktir, bu nedenle yanma sırasında açığa çıkarlar. çok sayıda sıcaklık. Bu, örneğin odun - 700-800°C, petrol ürünleri - 1300-1500°C gibi yanma işlemlerinin yüksek sıcaklığını belirler. Van't Hoff kuralına göre sıcaklıktaki her 10°C'lik artışla reaksiyon hızı 2-4 kat artar, yani oksidasyon reaksiyon hızının yüksek olması gerekir. Yanma proseslerinin yüksek hızlı ve yüksek sıcaklıktaki oksidasyon reaksiyonlarına dayandığı anlaşılmaktadır. Yanma sırasında ısıtılır Yüksek sıcaklık uçucu ürünler: C0 2, H 2 0, CO, vb. Sıcak yanma ürünlerinin yoğunluğu, çevredeki havanın yoğunluğundan 3-5 kat daha azdır. Bu yüzden zorla dışarı atılıyorlar temiz hava yukarı, yani Yanma bölgesinin üzerinde sürekli olarak artan sıcak Tc konvektif akışı vardır. Belirli sınırlayıcı değerlerden başlayarak hem fakir hem de zengin karışımlar tutuşamaz. Bu deneysel olarak doğrulanmıştır. Örneğin oksit için bağımlılık eğrisi Tc = f(C)

karışımın bileşimi hakkında

4. Yanma reaksiyonunun hızı basınca ve katalizörlere bağlıdır, dolayısıyla kendiliğinden tutuşma sıcaklığı da bu faktörlere bağlıdır (Tablo 1). Tablo 1 Basınca bağlı olarak kendiliğinden tutuşma sıcaklığındaki değişim

Katalizörler bilindiği gibi pozitif (hızlandıran) ve negatif (reaksiyonu yavaşlatan) olarak ikiye ayrılır. Pozitif katalizörler kendiliğinden tutuşma sıcaklığını düşürürken negatif katalizörler artırır.

Yanıcı karışımı içeren kabın duvarları katalitik özelliklere sahip olabilir. Damar duvarı malzemesinin katalitik aktivitesi arttıkça Tc azalır.

Yanıcı maddelerden oluşan bir karışımın kendiliğinden tutuşma sıcaklığı genellikle toplanabilirlik kuralına uymaz. Örneğin, farklı bileşimlerdeki bir metanol ve dietil eter karışımının kendiliğinden tutuşma sıcaklığı, her zaman toplanabilirlik kuralıyla hesaplanan sıcaklıktan daha düşüktür.

Dolayısıyla sunulan veriler sıcaklığın

kendiliğinden yanma aslında sabit değildir, ancak bağlıdır

birçok faktör. Şekil 2'deki C noktasındaki gerçek değeri deneysel olarak yalnızca doğrudan sıcaklık ölçümüyle belirlenebilir. Fakat modern araçlarölçümler henüz bunun yeterli bir doğrulukla yapılmasına izin vermemektedir, çünkü yanıcı karışımın hacminin hangi noktasında ilk yanma kaynağının meydana geldiği bilinmemektedir. Kendiliğinden tutuşmanın termal teorisi bu durumdan bir çıkış yolu önerir. C temas noktasında bir yandan ısı salınımı ve ısı uzaklaştırılması eşitliği vardır. Öte yandan, C noktasında her fonksiyon diğerine teğettir, yani. q+ ve q_'nin sıcaklık türevleri de matematiksel olarak birbirine eşit olmalıdır. sonraki görünüm:

Qrop - V-k 0 -C r0 p-C 0 K-exp(-E/RT c) = a (T-To)-S (27)

ve türevler için:

Q r0p -V-k o -C r0p -C 0K -exp(-E/RTc)-E/RT c 2 = a-S (28)

(27)'yi (28)'e bölerek şunu elde ederiz:

RT c 2 /E = T c - T 0. (29)

Bundan basit matematiksel dönüşümlerle ikinci dereceden denklem Tc için şöyle görünecek bir ifade bulabilirsiniz: T c = To + RT c 2 / E. (otuz)

Şekil 2'den, kendiliğinden tutuşma sırasında kaptaki karışımın T0 sıcaklığından Tc sıcaklığına kadar ısıtıldığı açıktır. Hesaplamalar aralarındaki farkın küçük olduğunu gösteriyor. Örneğin hidrokarbonlar için bu sıcaklık yalnızca 30°C'dir.

Bu durum pratikte kullanılır: kendiliğinden tutuşma sıcaklığı, kendiliğinden tutuşmanın meydana geldiği kap duvarının en düşük sıcaklığı olarak alınır.

Kendiliğinden tutuşma sıcaklığı belirlenme koşullarına (kabın malzemesine, şekline, boyutuna vb.) bağlı olduğundan, bu noktayı ortadan kaldırmak için ülkemizde ve yurt dışında tüm tanklar için aynı test koşulları uygulanmaktadır. GOST'a kayıtlı laboratuvarlar 12.1.044 sayılı kanunla kurulmuştur. Bu tekniğin evrensel olduğu ve gazların, sıvıların ve katı yanıcı maddelerin kendiliğinden tutuşma sıcaklığını belirlemek için kullanıldığı unutulmamalıdır. Şu anda birçok madde için kendiliğinden tutuşma sıcaklığı belirlenmiştir ve referans literatürde bulunabilir. Alkanlar, aromatik hidrokarbonlar ve alifatik alkoller için bu, bileşik molekülünün koşullu ortalama uzunluğundan yaklaşık olarak hesaplanabilir.

Yanma, ısı salınımı ve ışık emisyonunun eşlik ettiği kimyasal bir oksidasyon reaksiyonudur. Acılık belirli koşullar altında oluşur ve oluşur. Yanıcı bir maddeye, oksijene ve bir ateşleme kaynağına ihtiyaç duyar.

Yanmanın meydana gelmesi için, yanıcı bir maddenin bir ateşleme kaynağı (alev, kıvılcım, sıcak cisim) veya başka bir tür enerjinin termal tezahürü ile belirli bir sıcaklığa ısıtılması gerekir: kimyasal (ekzotermik reaksiyon), mekanik (darbe, sıkıştırma, sürtünme), vb. d.

Yanıcı bir maddenin ısıtılması sırasında açığa çıkan buhar ve gazlar hava ile karışarak oksitlenerek yanıcı bir karışım oluşturur. Gazların ve buharların oksidasyonu sonucu ısı biriktikçe kimyasal reaksiyonun hızı artar, bunun sonucunda yanıcı karışım kendiliğinden tutuşur ve bir alev ortaya çıkar.

Alevin ortaya çıkmasıyla yanma başlar ve uygun koşullar altında madde tamamen yanana kadar devam eder.

Kararlı hal yanma sürecinde sabit ateşleme kaynağı yanma bölgesidir, yani kimyasal reaksiyonun meydana geldiği, ısının açığa çıktığı ve ışığın yayıldığı alandır.

Yanmanın gerçekleşip ilerlemesi için yanıcı madde ile oksijenin belirli bir niceliksel oranda olması gerekir. Çoğu yanıcı madde için havadaki oksijen içeriği en az %14-18 olmalıdır."

Çok şey biliniyor çeşitli türler yanma kaynakları (bir mumun yanması, güçlü bir endüstriyel fırın, bir binanın veya yapının yangını vb.). Hepsi birbirinden önemli ölçüde farklıdır ve yanıcı maddenin doğasında farklılık gösterir, ancak yanma ve işlemi sırasında meydana gelen ana olaylar aynıdır.

Yanma sürecini düşünün basit lamba(balmumu, stearik mumlar vb.). Yanan bir mum, içindeki yakıt (balmumu, stearin, parafin) bu amaç için yeterli olduğu sürece normal hava ortamında sürekli yanar. Temel koşullardan birinin ihlali nedeniyle mum sönecek

Yanma süreci mekanizması

Yanma karmaşıktır fiziksel ve kimyasal süreç. Açık en Bununla birlikte motor performansı, yanma sürecinin fiziksel ve kimyasal özelliklerinden değil, ısı salınım modellerinden ve bunun sonucunda silindirdeki basınç ve sıcaklıkta meydana gelen değişikliklerden etkilenir. Maksimum çevrim basıncı p z ve yanma sırasındaki basınç artış hızı ile tahmin edilen çevrimin enerji ve ekonomik göstergelerini, parçalar üzerindeki statik ve dinamik yükleri belirlerler. (dp/d(j) maksimum(MPa/°f.c.) veya (dp/dt)maks(MPa/s), sıcaklıkların ve ısı akışlarının dağılımı, gürültü emisyon yoğunluğu, belirli bir dereceye kadar motordaki mekanik kayıplar ve egzoz gazı toksisitesi ile değerlendirilen parçaların termal gerilimi. Yüzyıldan 5-15° önce başlayan ısı tahliyesi ile uygun motor performansı sağlanır. m.t., 15-30°'lik krank mili dönüş açıları aralığında basınçta eşit bir artışa neden olur ve genellikle 45-50°'de sona erer. Bu tip ısı salınımına sahip gerçek bir çevrimdeki ısı kullanımı, ısı girişinin olduğu bir çevrimde meydana gelen ısı kullanımından çok az farklıdır. V = sabit, çünkü piston V'dedir. m.t. düşük hızlarda hareket eder ve bu nedenle ısı salınımı sırasında kısa bir mesafe kat eder. Yani ısı çıkışı c'den 35° sonra biterse. m.t., daha sonra gazların sonraki genleşme derecesi, sıkıştırma derecesinden yalnızca% 11-12 farklıdır. Aslında kademeli ısı salınımı, soğutma ortamına ısı kaybının ve motorun mekanik kayıplarının azalması nedeniyle anlık ısı salınımından daha faydalıdır. Yanma sürecinin fizikokimyasal özellikleri, alev radyasyonu, parçalar üzerindeki tortular ve egzoz gazlarının toksisitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Yanma teorisinin temelleri. Kinetiğe göre kimyasal reaksiyonlar Reaksiyon eylemi, enerjisi reaksiyonların her biri için belirlenen değeri aşan, mevcut molekül içi bağları yok etmeye ve bunları yenileriyle değiştirmeye yeterli olan moleküller çarpıştığında meydana gelir. Bu kritik enerji değerine aktivasyon enerjisi denir ve reaksiyona giren moleküllerin kendisi termal olarak aktiftir. Termal olarak aktif moleküllerin birim zaman başına çarpışma sayısı sıcaklıkla önemli ölçüde artar. Aynı zamanda reaktiflerin doğasına, karışımdaki oranlarına ve basınca da bağlıdır. Artan basınçla, birim hacim başına reaktiflerin her birinin molekül sayısındaki artışa bağlı olarak çarpışma sıklığı artar ve reaksiyonun temel eyleminde yer alan molekül sayısı n m artar. Birim zamanda birim hacim başına reaksiyona giren madde miktarıyla ölçülen kimyasal reaksiyonların hızı [kg/(s m3) veya kmol/(s m3)],

Burada İLE- reaktifin konsantrasyonu; T- zaman; K o- karışımdaki reaktiflerin doğasına ve oranına bağlı olarak çarpışma sabiti; R- basınç ; n m- kimyasal reaksiyonun sırası; Soru- reaktiflerin doğasına, reaksiyon mekanizmasına ve durum parametrelerine bağlı olarak aktivasyon enerjisi; T- karışım sıcaklığı, Bay- Evrensel gaz sabiti.

Belirtilen bağımlılık, reaktiflerin konsantrasyonunun sabit tutulduğu durum için geçerlidir. Gerçekte ise değişiyor. Bu nedenle reaksiyon sırasında hızı maksimuma ulaşır ve ardından sıfıra düşer.

Başlangıç maddelerinin termal olarak aktif moleküllerinin çarpışması sonucu meydana gelen kimyasal reaksiyonlar hakkında daha önce belirtilen fikirlerin bir dizi gözlemi açıklamak için yetersiz olduğu ortaya çıktı, çünkü: 1) reaksiyon hızının basınca deneysel olarak elde edilen bağımlılıkları genellikle kesirli bir değere sahiptir. Pozitif üs, reaksiyona katılamayacağı açık olmasına rağmen kesirli bir sayı moleküller; 2) katkı maddeleri olarak adlandırılan belirli maddelerin yakıtlara eklenmesi, çok düşük konsantrasyonlara rağmen yanma sürecini önemli ölçüde etkiler; 3) alev öncesi reaksiyonların oranlarının durum parametrelerine bağımlılığı, (2.17) ile belirlenenden, belirli bir aralıkta sıcaklıktaki bir artışa reaksiyon hızında bir azalmanın eşlik ettiği noktaya kadar belirgin şekilde sapar (negatif sıcaklık bağımlılığı) ; 4) bir dizi reaksiyon meydana gelir yüksek hızlar Karışımın sıcaklığını arttırmadan.

Bunlar ve diğer birçok fenomen, geliştirilmesinde Akademisyen liderliğindeki Sovyet bilim adamları okulunun olağanüstü bir rol oynadığı zincir reaksiyonları teorisi temelinde açıklandı. N. N. Semenov. Bu teorinin fikirlerine uygun olarak, kimyasal reaksiyonların büyük çoğunluğu bir zincir mekanizması ile ilerler, yani ilk maddeler, bir dizi ara maddenin oluşmasıyla az çok uzun bir bireysel reaksiyonlar zinciri yoluyla son maddelere geçer. genellikle son derece kararsız bileşiklerdir. Bir zincir reaksiyonunun geliştirilmesinde öncü rol, termal aktivasyon olmadan başlangıç veya ara ürünlerle kolayca birleşebilen, serbest değerliklere sahip kimyasal olarak aktif parçacıklar tarafından oynanır. Bu reaksiyonların sonucunda nihai ürünler elde edilir ve aynı zamanda aynı veya diğer aktif parçacıkların belirli bir miktarı yeniden oluşur ve bunlar tekrar reaksiyonlara girerek dönüşüm zincirini yeniler.

Kimyasal olarak aktif bir parçacığın herhangi bir molekülle temel eyleminin bir sonucu olarak, yalnızca bir aktif parçacık yeniden yaratılırsa, reaksiyonun basit bir devamı gerçekleşir ve dallanmaz. Dallanmamış zincir reaksiyonunun hızı, birim zamanda üretilen aktif parçacıkların sayısı ve ortalama zincir uzunluğu ile belirlenir. Kimyasal olarak aktif parçacıklar, termal olarak aktif moleküllerin çarpışması veya kendiliğinden parçalanması sonucu oluşur. Bu nedenle bağımlılık w = f(p, T) dallanmamış zincir reaksiyonu için (2.17)'ye benzer. Bu durumda, işlem hızının sıcaklığa nihai bağımlılığını karakterize eden bazı etkili aktivasyon enerjisi dikkate alınır. Bir aktif parçacığı içeren temel bir reaksiyonun sonucu olarak iki veya daha fazla yeni aktif parçacık ortaya çıkarsa, zincir dallanması adı verilen olay meydana gelir. Böyle bir reaksiyonun hızı, sıcaklıkta bir artış olmasa bile zamanla çok hızlı bir şekilde artar. Zincir sonlanması, kimyasal olarak aktif parçacıklar birbirleriyle çarpıştığında ve bunların reaksiyona giren karışımı çevreleyen duvarlar tarafından adsorblanmasının bir sonucu olarak meydana gelir. Bu nedenle, kimyasal olarak aktif parçacıkların konsantrasyonundaki bir artışa, zincir kopmalarının sayısındaki bir artış eşlik eder ve bunun sonucunda, başlangıç maddelerinin yanması sonucunda dallı zincir reaksiyonunun hızı dengelenir ve daha sonra azalır.

Zincir reaksiyonları teorisine göre, bir reaksiyonun kesirli sırası, her biri kendi sırasına sahip olan bir dizi temel aşamayı içeren karmaşık bir reaksiyon mekanizmasının sonucudur. Ara aşamaların her birinin önemine bağlı olarak, üssün belirli değerleri elde edilir. R(2.17)'de. Her bir kimyasal olarak aktif parçacığın bir dizi dönüşümün kaynağı olması gerçeği, küçük miktarlardaki yakıt katkı maddelerinin hızlandırıcı veya engelleyici etkisini açıklamayı mümkün kılmaktadır. Negatif sıcaklık bağımlılığı w sıcaklıktaki bir artışın, nihai ürünlerin oluşumunu engelleyen ara reaksiyon ürününün konsantrasyonunda bir artışa yol açmasıyla açıklanmaktadır.

Pistonlu motorlarda kimyasal reaksiyonların oluşumu parçacıkların hem termal hem de kimyasal aktivasyonundan etkilenir. İçin çeşitli koşullar Aktivasyon yöntemlerinden biri baskın olabilir. Ancak çoğu durumda reaksiyonların termal olarak kendiliğinden hızlanmasının belirleyici bir etkisi vardır. Bunun istisnası, kendiliğinden tutuşma sürecidir.

Aşağıdaki materyaller ilginizi çekebilir